CN103466660A - 一种高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，主要包括精制盐制取工艺，包括过滤、电渗析、蒸发和精制盐过程。本工艺所制得的精制盐，产品不仅颗粒大、白度高，而且杂质含量甚微，可以不经过洗涤工艺直接干燥包装，减少了淡水消耗量，降低了生产成本，所生产的产品均为食品级精制产品；本工艺减少了污水排放量，提高了热能利用率，减少了蒸汽消耗量，从而相应的减少了二氧化碳排放量；本工艺采用相对密闭的连续生产装置，热量循环利用率高，生产装置相对密集，减少了占地面积，减少了固定资产投资。

Description

一种高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺
技术领域
本发明涉及水处理工艺，特别是涉及一种高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺。
背景技术
海洋面积约为地球总面积的71%，海水则占地球总水量的97%。随着经济发展，21世纪我国将进入海洋时代，海洋开发又受淡水资源的制约，影响开发进度；另一个方面，由于我国淡水资源的缺乏，海水淡化技术已开始更多地运用在沿海地区，海水淡化处理技术是将海水中的盐分、悬浮物等和水分子分离，水(纯水)回收用于生活生产。然而，淡化后的海水浓缩液的平均温度为40℃左右，盐含量是原海水的两倍以上，直接排放至海水中，淡化后的海水浓缩液的热量和盐资源就白白浪费，而且会造成局部环境污染，并对生态平衡造成影响，不利于海水淡化工程的可持续发展。目前是将海水淡化后的海水浓缩液直接排入盐田，利用日晒工艺将浓海水晒成饱和卤水，再排入结晶池制取工业盐或进入蒸发装置制取食用精制盐，制盐后苦卤作为工业废水排走，但此苦卤里含有大量的钾离子、钠离子、氯离子等，未加利用，十分浪费。此项工艺还需要占用大面积的盐田土地资源，随着国家发展规划，沿海土地资源的不断开发利用，沿海地区土地资源愈加宝贵的大趋势下，传统的大面积盐田滩晒制卤的制盐工艺将愈加难以维持。加之，传统制盐工艺为露天生产，受自然环境尤其是降雨、沙尘等天气的影响较大，使盐田生产不能完全受到保障。
综上所述，如何处理淡化后的海水浓缩液，如何提高淡化后的海水浓缩液的制盐率成为近年来本领域亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，主要包括精制盐制取工艺，具体步骤如下：
（1-1）过滤：将进行海水淡化后的浓度为4～10°Beˊ的海水浓缩液经过过滤除杂后控制所述海水浓缩液的污染指数在3-5NTU备用；优选的，过滤方式为膜过滤或砂滤，这样减少电渗析膜设备的损耗，此过程选用陶瓷膜过滤设备或砂滤过滤设备，此设备是市售现有设备，过滤目的是除去浓海水中的颗粒物和少量悬浮性有机杂质；
（1-2）电渗析：用电渗析法处理经步骤（1-1）过滤后的海水浓缩液，得到浓度为18-21°Beˊ，盐质量百分含量为19%-21%的浓盐水和浓度为2.5-3.5°Beˊ，盐质量百分含量为2.8%-3.8%的淡盐水；优选的，所述淡盐水再次进行海水淡化；电渗析后的浓盐水主要含有一价的钠离子和钾离子等，相比现有技术的饱和卤水，杂质含量甚微，直接蒸发浓缩所制得的精制盐，可以不经过洗涤工艺直接干燥包装，减少了淡水消耗量，不仅产品颗粒大、白度高，分离提纯工艺还大大简化，这样还可以降低生产成本并控制电渗析浓缩量，所述淡盐水可以再次进行海水淡化；本工艺采用电渗析浓缩技术改变了传统自然日晒浓缩制卤工艺，节省了盐田面积，降低了天气环境对盐化生产的影响；
（1-3）蒸发：蒸发步骤（1-2）得到的所述浓盐水并控制终止温度在常压时为107.5-109.0℃，得到固体氯化钠和浓缩蒸发液，保持进出料平衡并控制所述浓缩蒸发液中氯化钠的质量百分含量8%～11%，氯化钾的质量百分含量12%～15%；这里终止温度的数值是实际压力下，实际温度根据查理定律换算成常压下的数值；优选的，蒸发方式为强制蒸发或多效蒸发，终止温度为108.3℃，此过程优选使用MVR蒸汽热压缩蒸发器或多效蒸发器，最优为MVR蒸汽热压缩蒸发器,提高了热能利用率，减少了蒸汽消耗量，从而相应的减少了二氧化碳排放量；本工艺减少了传统生产工艺可能泄露点，减少了污水排放量，所生产的产品均为食品级精制产品；
（1-4）精制盐：将步骤（1-3）得到的所述固体氯化钠经脱水、干燥，即得精制盐。
上述高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，在所述精制盐制取工艺的基础上还制取精制氯化钾，具体步骤如下：
（2-1）冷却结晶：将步骤（1-3）中得到的所述浓缩蒸发液在压力0.002-0.006MPa，温度30-50℃的条件下进行闪发冷却结晶，优选的，闪发压力为0.0035MPa，闪发温度为36℃，这样可以提高氯化钾的产量与纯度，本步骤选用DTB型闪发结晶器，具有闪发降温和结晶功能；
（2-2）分离干燥：将步骤（2-1）冷却后的浓缩蒸发液离心过滤，得到固体氯化钾和离心母液，将所述固体氯化钾干燥，即得精制氯化钾；与现有技术的苦卤直接作为工业废水排走相比，此工艺在利用淡化后的海水浓缩液制取精制盐的母液还制取了精制氯化钾，更大程度上实现了海水的综合利用；
上述高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，再一特征在于：在所述精制氯化钾制取工艺的基础上还制取低钠盐，具体步骤如下：
（3-1）蒸发：蒸发步骤（2-2）得到的所述离心母液并控制终止温度在常压时为111-115℃，控制所述离心母液中氯化钠的质量百分含量1.5%～2.5%，氯化钾的质量百分含量7%～8%；这里终止温度的数值是实际压力下，实际温度根据查理定律换算成常压下的数值；优选的，蒸发的终止温度为113℃；此过程优选使用MVR蒸汽热压缩蒸发器或多效蒸发器，最优为MVR蒸汽热压缩蒸发器；
（3-2）冷却结晶：将步骤（3-1）得到的所述离心母液在压力0.002-0.006MPa，温度25-40℃的条件下进行闪发冷却结晶，保持闪发量与终止温度平衡并控制所述离心母液中氯化钠的质量百分含量1.6%～2.5%，氯化钾的质量百分含量3.3%～4.2%，氯化镁的质量百分含量23-26%，得到固体低钠盐和热母液；优选的，闪发压力为0.0035MPa，闪发温度为36℃；本步骤选用DTB型闪发结晶器，具有闪发降温和结晶功能；
（3-3）过滤干燥：将步骤（3-2）得到的所述固体低钠盐和所述热母液固液分离，干燥固体，即得低钠盐；此工艺在利用淡化后的海水浓缩液制取精制盐、精制氯化钾的母液还制取了低钠盐，进一步实现了海水的综合利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本工艺采取电渗析法处理淡化后的海水浓缩液是最经济的，从经济效益方面说，电渗析出水水质稳定，投资费用回收时间短；在设备的实用性和可操作性方面，运行时间长、维修操作方便；使用寿命长，材料的绝缘性和抗腐蚀性都很好；另外海水浓缩液是淡化后海水经过电渗析设备直接浓缩而成，未经盐田日晒没有污染物进入，溶液中不溶性杂质很少，溶液为无色透明液体，由此得到的盐产品可以不经洗涤直接干燥成成品，产品不仅颗粒大、白度高，而且杂质含量甚微，本工艺每年接受1120万m3的海水浓缩液，比传统日晒工艺节省盐田23平方公里；本工艺条件下，同等原料量可以提高盐产量5%以上，每年减少淡水消耗5万m3（按30万吨/年精制盐计算），仅此两项可使生产成本降低15%；且热能利用率提高30%以上；由于本工艺不经过盐田制卤，减少了盐田的渗漏，海水利用率提高20%，可同比提高氯化钠产量5万吨，氯化钾产量提高3000吨。所用电渗析设备为现有市售常规电渗析设备。
（2）本工艺减少了传统生产工艺可能泄露点，减少了污水排放量，采用蒸汽热压缩（MVR）式强制蒸发罐，提高了热能利用率，减少了蒸汽消耗量，从而相应的减少了二氧化碳排放量，本工艺所生产的产品均为食品级精制产品。
（3）本工艺采用相对密闭的连续生产装置，热量循环利用率高，生产装置相对密集，减少了占地面积，减少了固定资产投资，通过简单的蒸发—冷却—再蒸发—再冷却相结合的生产工艺，生产出了氯化钠、氯化钾、低钠盐三种高品质的食品级产品，改变了传统生产工艺路线长、产品纯度低的不利局面。
附图说明
图1所示为高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的工艺流程框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
图1是本发明提供的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的工艺流程框图。如图所示，是一种高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：主要包括精制盐制取工艺，具体步骤如下：
（1-1）过滤：将进行海水淡化后的浓度为4°Beˊ的海水浓缩液经过膜过滤器过滤除杂后控制所述海水浓缩液的污染指数在5NTU，备用，各组分质量百分含量（%）为：CaSO4：2.15、MgSO4：2.99、MgCl2：5.25、KCl：1.03、NaCl：39.76；
（1-2）电渗析：用电渗析法处理经步骤（1-1）过滤后的海水浓缩液，得到浓度为18°Beˊ，盐质量百分含量为19%的浓盐水和浓度为2.5°Beˊ，盐质量百分含量为2.8%的淡盐水；
（1-3）强制蒸发：蒸发步骤（1-2）得到的所述浓盐水并控制终止温度在常压时为107.5℃，得到固体氯化钠和浓缩蒸发液，保持进出料平衡并控制所述浓缩蒸发液中氯化钠的质量百分含量8%～11%，氯化钾的质量百分含量12%～15%；
（1-4）精制盐：将步骤（1-3）得到的所述固体盐经脱水、干燥，即得精制盐。
本发明的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，还有一特征在于：在所述精制盐制取工艺的基础上还制取精制氯化钾，具体步骤如下：
（2-1）冷却结晶：将步骤（1-3）中得到的所述浓缩蒸发液在压力0.004MPa，温度40℃的条件下进行闪发冷却结晶；
（2-2）分离干燥：将步骤（2-1）冷却后的浓缩蒸发液离心过滤，得到固体氯化钾和离心母液，将所述固体氯化钾干燥，即得精制氯化钾。
本发明的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，再一特征在于：在所述精制氯化钾制取工艺的基础上还制取低钠盐，具体步骤如下：
（3-1）强制蒸发：蒸发步骤（2-2）得到的所述离心母液并控制终止温度在常压时为111℃，控制所述离心母液中氯化钠的质量百分含量1.5%～2.5%，氯化钾的质量百分含量7%～8%；
（3-2）冷却结晶：将步骤（3-1）得到的所述离心母液在压力0.004MPa，温度25℃的条件下进行闪发冷却结晶，保持闪发量与终止温度平衡并控制所述离心母液中氯化钠的质量百分含量1.6%～2.5%，氯化钾的质量百分含量3.3%～4.2%，氯化镁的质量百分含量23-26%，得到固体低钠盐和热母液;
（3-3）过滤干燥：将步骤（3-2）得到的所述固体低钠盐和所述热母液固液分离，干燥固体，即得低钠盐。
实施例2
工艺过程与实施例1完全相同，仅是下述步骤的参数不同：
步骤（1-1）中所用淡化后的海水浓缩液浓度为10°Beˊ，砂滤过滤器过滤后的污染指数SDI控制在4NTU，各组分质量百分含量（%）为：CaSO4：2.55、MgSO4：2.60、MgCl2：5.46、KCl：1.26、NaCl：42.13；
步骤（1-2）中电渗析得到浓度为21°Beˊ，盐质量百分含量为21%的浓盐水和浓度为3.5°Beˊ，盐质量百分含量为3.8%的淡盐水；
步骤（1-3）中多效蒸发所述浓盐水的终止温度在常压时为109℃。
步骤（2-1）中将所述浓缩蒸发液在压力0.006MPa，温度50℃的条件下闪发冷却结晶。
步骤（3-1）中多效蒸发所述离心母液的终止温度在常压时为112.8℃；
步骤（3-2）中将所述热母液在压力0.006MPa，温度40℃的条件下闪发冷却结晶。
实施例3
工艺过程与实施例1完全相同，仅是下述步骤的参数不同：
步骤（1-1）中所用淡化后的海水浓缩液浓度为4.8°Beˊ，膜过滤器过滤后的污染指数SDI控制在3NTU，各组分质量百分含量（%）为：CaSO4：2.20、MgSO4：2.95、MgCl2：5.00、KCl：1.09、NaCl：39.70；
步骤（1-2）中电渗析得到浓度为19.4°Beˊ，盐质量百分含量为19.8%的浓盐水和浓度为2.9°Beˊ，盐质量百分含量为3.1%的淡盐水；
步骤（1-3）中MVR强制蒸发所述浓盐水的终止温度在常压时为108.3℃。
步骤（2-1）中将所述浓缩蒸发液在压力0.0035MPa，温度36℃的条件下闪发冷却结晶。
步骤（3-1）中多效蒸发所述离心母液的终止温度在常压时为113.0℃。
步骤（4-1）中将所述热母液在压力0.0035MPa，温度36℃的条件下闪发冷却结晶。
实施例4
工艺过程与实施例1完全相同，仅是下述步骤的参数不同：
步骤（1-1）中所用淡化后的海水浓缩液浓度为5°Beˊ，砂滤过滤器过滤后的污染指数SDI控制在4.4NTU，各组分质量百分含量（%）为：CaSO4：2.10、MgSO4：3.70、MgCl2：4.89、KCl：1.12、NaCl：41.21；
步骤（1-2）中电渗析得到浓度为17.3°Beˊ，含量为18.2%的浓盐水和浓度为2.7°Beˊ，盐质量百分含量为2.8%的淡盐水；
步骤（1-3）中多效蒸发所述浓盐水的终止温度在常压时为109℃。
步骤（2-1）中将所述浓缩蒸发液在压力0.002MPa，温度30℃的条件下闪发冷却结晶。
步骤（3-1）中MVR强制蒸发所述离心母液的终止温度在常压时为115℃；
步骤（4-1）中将所述热母液在压力0.002MPa，温度30℃的条件下闪发冷却结晶。
实施例5
工艺过程与实施例1我完全相同，仅是下述步骤的参数不同：
步骤（1-1）中所用淡化后的海水浓缩液浓度为5.4°Beˊ，膜过滤器过滤后的污染指数SDI控制在3.5NTU，各组分质量百分含量（%）为：CaSO4：2.45、MgSO4：2.66、MgCl2：5.65、KCl：1.20、NaCl：40.80；
步骤（1-2）中电渗析得到浓度为20°Beˊ，盐质量百分含量为20.7%的浓盐水和浓度为3.0°Beˊ，盐质量百分含量为3.3%的淡盐水；
步骤（1-3）中多效蒸发所述浓盐水的终止温度在常压时为108.6℃。
步骤（2-1）中将所述浓缩蒸发液在压力0.003MPa，温度35℃的条件下闪发冷却结晶。
步骤（3-1）强制蒸发所述离心母液的终止温度在常压时为114.2℃；
步骤（4-1）中将所述热母液在压力0.003MPa，温度35℃的条件下闪发冷却结晶。
本发明的效果
表1示出了本发明原料海水浓缩液的浓度及各组分质量百分含量。
表2示出了表1中各实施例采用本发明高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺的工艺参数。
表3示出了各实施例采用本发明高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺制取产品的纯度。
精制盐采用GB5461-2000标准中的检测标准进行化验分析，低钠盐采用QB2019-2005标准中的检测标准进行化验分析。本工艺使用的设备均是市售设备。
表1各实施例中原料海水浓缩液的浓度及各组分质量百分含量
实施例 浓度 各组分质量百分含量/%
实施例1 4°Beˊ CaSO4：2.15、MgSO4：2.99、MgCl2：5.25、KCl：1.03、NaCl：39.76
实施例2 10°Beˊ CaSO4：2.55、MgSO4：2.60、MgCl2：5.46、KCl：1.26、NaCl：42.13
实施例3 4.8°Beˊ CaSO4：2.20、MgSO4：2.95、MgCl2：5.00、KCl：1.09、NaCl：39.70
实施例4 5°Beˊ CaSO4：2.10、MgSO4：3.70、MgCl2：4.89、KCl：1.12、NaCl：41.21
实施例5 5.4°Beˊ CaSO4：2.45、MgSO4：2.66、MgCl2：5.65、KCl：1.20、NaCl：40.80
表2各实施例采用本发明高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺的工艺参数
Figure BDA0000386200940000101
表3各实施例采用本发明高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺制取产品的纯度
由上表可以看出，精制盐GB5461-2000标准中要求NaCl含量≥99.10%，低钠盐QB2019-2005标准中要求NaCl含量为（70.00±10.00）%，本工艺生产出的产品完全符合要求。经本发明工艺处理后，回收的产品种类增多，处理步骤简化，处理效率提高。此工艺利用原料优势，结合结晶学原理直接生产氯化钠、氯化钾和低钠盐。本工艺采用相对密闭的连续生产装置，热量循环利用率高，生产装置相对密集，减少了占地面积，减少了固定资产投资，通过简单的蒸发—冷却—再蒸发—再冷却相结合的生产工艺，生产出了氯化钠、氯化钾、低钠盐三种高品质的食品级产品及工业氯化钾，改变了传统生产工艺路线长、产品纯度低的不利局面。本工艺采用先进的生产设备，DCS全线控制操作，不仅操作快捷，而且操作量低，同等程度上减少了操作人员数量，并引进国际先进的在线颗粒检测、在线卤水成分检测，改变了传统工艺的人为观测因素、化验结果滞后的生产现状，有效提高了生产可控性，节省了人力、物力投入，降低了生产成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：主要包括精制盐制取工艺，具体步骤如下：
（1-1）过滤：将进行海水淡化后的浓度为4～10°Beˊ的海水浓缩液经过过滤除杂后控制所述海水浓缩液的污染指数在3-5NTU备用；
（1-2）电渗析：用电渗析法处理经步骤（1-1）过滤后的海水浓缩液，得到浓度为18-21°Beˊ，盐质量百分含量为19%-21%的浓盐水和浓度为2.5-3.5°Beˊ，盐质量百分含量为2.8%-3.8%的淡盐水；
（1-3）蒸发：蒸发步骤（1-2）得到的所述浓盐水并控制终止温度在常压时为107.5-109.0℃，得到固体氯化钠和浓缩蒸发液，保持进出料平衡并控制所述浓缩蒸发液中氯化钠的质量百分含量8%～11%，氯化钾的质量百分含量12%～15%；
（1-4）精制盐：将步骤（1-3）得到的所述固体氯化钠经脱水、干燥，即得精制盐。
2.根据权利要求1所述的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：在所述精制盐制取工艺的基础上还制取精制氯化钾，具体步骤如下：
（2-1）冷却结晶：将步骤（1-3）中得到的所述浓缩蒸发液在压力0.002-0.006MPa，温度30-50℃的条件下进行闪发冷却结晶；
（2-2）分离干燥：将步骤（2-1）冷却后的浓缩蒸发液离心过滤，得到固体氯化钾和离心母液，将所述固体氯化钾干燥，即得精制氯化钾。
3.根据权利要求2所述的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：在所述精制氯化钾制取工艺的基础上还制取低钠盐，具体步骤如下：
（3-1）蒸发：蒸发步骤（2-2）得到的所述离心母液并控制终止温度在常压时为111-115℃，控制所述离心母液中氯化钠的质量百分含量1.5%～2.5%，氯化钾的质量百分含量7%～8%；
（3-2）冷却结晶：将步骤（3-1）得到的所述离心母液在压力0.002-0.006MPa，温度25-40℃的条件下进行闪发冷却结晶，保持闪发量与终止温度平衡并控制所述离心母液中氯化钠的质量百分含量1.6%～2.5%，氯化钾的质量百分含量3.3%～4.2%，氯化镁的质量百分含量23-26%，得到固体低钠盐和热母液；
（3-3）过滤干燥：将步骤（3-2）得到的所述固体低钠盐和所述热母液固液分离，干燥固体，即得低钠盐。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：步骤（1-3）的蒸发方式为强制蒸发或多效蒸发。
5.根据权利要求4所述的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：步骤（1-3）中蒸发的终止温度为108.3℃。
6.根据权利要求1-3或5任一项所述的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：步骤（1-1）的过滤方式为膜过滤或砂滤。
7.根据权利要求4所述的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：步骤（1-1）的过滤方式为膜过滤或砂滤。
8.根据权利要求3所述的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：步骤（3-1）中蒸发的终止温度为113℃。
9.根据权利要求3或7任一项所述的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：步骤（2-1）和步骤（3-2）中的闪发压力为0.0035MPa，闪发温度为36℃。
10.根据权利要求1-4任一项所述的高效利用淡化后的海水浓缩液制盐的生产工艺，其特征在于：所述淡盐水再次进行海水淡化。
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